恭喜华工法利莱切焊系统工程有限公司叶祖福获国家专利权
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龙图腾网恭喜华工法利莱切焊系统工程有限公司申请的专利一体化板材自动切焊设备获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN110340671B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-01-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:201910695577.1,技术领域涉及:B23P23/04;该发明授权一体化板材自动切焊设备是由叶祖福;张雅飞;孙勇;范大鹏;郭峥;郑贤齐;吴苶设计研发完成,并于2019-07-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一体化板材自动切焊设备在说明书摘要公布了:本发明属于板材拼焊技术领域,具体涉及一体化板材自动切焊设备,包括上料装置、输入定位装置、切焊辅助装置、带可升降砧床的滚床输送装置、用于对板材进行切割和拼接的切焊一体装置以及用于带动板材移动的牵引装置;所述上料装置、所述输入定位装置、所述切焊辅助装置和所述滚床输送装置沿板材的移动方向依次设置;所述切焊一体装置包括工作端以及用于驱动工作端移动至所述切焊辅助装置和所述滚床输送装置上方的驱动单元。本发明提供的一体化板材自动切焊设备可以改善拼接和焊接质量、降低工艺难度,提高加工效率,节省能源消耗。
本发明授权一体化板材自动切焊设备在权利要求书中公布了:1.一体化板材自动切焊设备,其特征在于:包括上料装置、输入定位装置、切焊辅助装置、带可升降砧床的滚床输送装置、用于对板材进行切割和拼接的切焊一体装置以及用于带动板材移动的牵引装置;所述上料装置、所述输入定位装置、所述切焊辅助装置和所述滚床输送装置沿板材的移动方向依次设置;所述切焊一体装置包括工作端以及用于驱动工作端移动至所述切焊辅助装置和所述滚床输送装置上方的驱动单元;所述上料装置包括机架、第一X轴移动机构、提升机构以及用于抓取板材搬运机械抓手;所述机架上设有用于带动搬运机械抓手沿X轴方向移动的第一X轴移动机构以及用于带动搬运机械抓手沿Z轴方向移动的提升机构;所述机架的一端设有用于堆放板材的第一堆垛台,另一端设有输入定位装置;所述第一堆垛台与所述输入定位装置之间设有板厚检测装置,所述板厚检测装置固定于所述机架上;板厚检测装置位于第一X轴移动机构下方,且板厚检测装置的下方设有第二堆垛台;搬运机械抓手抓取第一堆垛台的板材,通过提升机构带动搬运机械抓手向上运动,从而将板材提升至一定的高度,再通过第一X轴移动机构将提升机构和板材沿X轴方向移动至待检测板厚的位置,然后通过推出气缸推动板厚检测装置沿Y轴方向移动至板材位于板厚检测装置的上、下距离传感器之间,通过板厚检测装置检测板材厚度是否符合要求;当检测板材厚度符合要求时,通过第一X轴移动机构带动提升机构继续沿X轴方向移动,将板材移动至输入定位装置上,否则将板材置放在第二堆垛台;第一X轴移动机构包括第一X轴滑轨、可沿第一X轴滑轨滑动的第一X轴滑座以及用于驱动第一X轴滑座沿第一X轴滑轨滑动的第一X轴驱动机构,提升机构固定于第一X轴滑座上;提升机构包括Z轴滑轨、可沿Z轴滑轨滑动的Z轴溜板以及用于驱动Z轴溜板沿Z轴滑轨滑动的Z轴驱动机构,Z轴滑轨和Z轴驱动机构均固定于第一X轴滑座上,Z轴溜板的底部与搬运机械抓手连接,驱动机构采用电机驱动;搬运机械抓手用于将板材从第一堆垛台运送至板材输入及定位工位,搬运机械抓手为真空吸盘形式,板材被真空吸盘吸起并提升至一定高度,匚字形板厚检测装置通过推出气缸推出至板材置于匚字形中间,板厚检测装置通过匚字形的上下两个距离传感器计算板厚尺寸,若大于系统定义的单张板厚数值,则表示当前检测板材厚度不符或有多张板材;搬运机械抓手真空吸盘附近设置有多个传感器,用于检测搬运过程中板材是否吸起或脱落;所述输入定位装置包括用于接收所述上料装置输送过来的板材的定位平台以及用于将板材运送至切焊辅助装置的输送机构,所述输送机构设置于所述输入定位装置背离切焊辅助装置的一端;所述定位平台上设有用于在Y轴方向上对板材进行定位的Y向定位机构;所述输送机构上设有用于在X轴方向上对板材进行定位的X向定位机构;定位平台的一端为切焊辅助装置,另一端设有输送机构,搬运机械抓手将抓取的板材放置于定位平台上,由Y向定位机构和X向定位机构对板材在定位平台上进行定位,然后通过输送机构的夹持机构夹住板材,并通过输送机构推动板材在X轴方向上运动,将板材运送至切焊辅助装置;定位平台上设有呈矩阵排列的低摩擦阻力的多个毛刷,搬运机械抓手将板材抓取放置于毛刷上;Y向定位机构包括Y向定位滚轮、用于驱动Y向定位滚轮沿Y轴方向上移动的第一Y轴移动机构、普通滚轮以及用于驱动普通滚轮沿Y轴方向上移动的第二Y轴移动机构;定位平台上沿Y轴方向的一侧安装有多个Y向定位滚轮,另一侧安装有多个普通滚轮;第一Y轴移动机构和第二Y轴移动机构的结构相同,均包括Y轴气缸、Y轴滑轨以及可沿Y轴滑轨移动的Y轴滑座,Y轴气缸的活塞杆与Y轴滑座连接,普通滚轮和Y向定位滚轮分别固定于对应的Y轴滑座上,通过Y轴气缸推动Y轴滑座移动进而带动滚轮在Y轴方向上移动;Y向定位滚轮被Y轴气缸推动下沿Y轴方向移动至定位基准位置,普通滚轮在低推力的Y轴气缸推动下沿Y轴方向移动至两列毛刷之间,并将板材推至Y向定位滚轮;由于普通滚轮的Y轴气缸推力小于Y向定位滚轮的Y轴气缸推力,当板材与Y向定位滚轮接触时,板材在Y轴方向上位置就确定了;输送机构包括用于将板材运送至切焊辅助装置的第二X轴移动机构以及用于固定X向定位机构的移动架,X向定位机构包括X向定位滚轮以及用于夹持板材的夹持卡爪,X向定位滚轮和夹持卡爪均固定于移动架上,移动架与第二X轴移动机构连接,通过第二X轴移动机构带动移动架移动,从而带动X向定位滚轮和夹持卡爪在X轴方向上移动,实现板材在X轴方向上的定位以及将板材运送至切焊辅助装置;第二X轴移动机构包括第二X轴滑轨、可沿第二X轴滑轨滑动的第二X轴滑座以及用于驱动第二X轴滑座沿第二X轴滑轨滑动的第二X轴驱动机构,移动架固定于第二X轴滑座上;第二X轴驱动机构采用电机驱动,第二X轴滑轨设置于最中间的两排毛刷之间;当板材在Y轴方向上定位后,输送机构的夹持卡爪打开并沿X轴方向向板材移动,当板材与移动架上的X向定位滚轮接触后,夹持卡爪夹紧,板材在X轴方向上就定位了,第二X轴移动机构将板材送至切焊辅助装置;切焊辅助装置包括沿X轴方向设置的第一装夹平台和第二装夹平台;所述第一装夹平台与所述第二装夹平台相对设置,且所述第一装夹平台与所述第二装夹平台之间设有供切焊一体装置对板材切割和焊接的间隙;所述第一装夹平台与所述输入定位装置相接,所述第二装夹平台与所述滚床输送装置相接;所述第一装夹平台包括用于放置板材的第一平台、第一夹持机构以及用于带动第一夹持机构在X轴方向上运动的第三X轴移动机构,所述第一平台与所述输入定位装置的定位平台相接;所述第二装夹平台包括第二平台、第二夹持机构以及用于带动第二夹持机构在X轴方向上运动的第四X轴移动机构,所述第二平台与所述滚床输送装置相接;所述第一夹持机构与所述第二夹持机构相对设置;第一平台设有毛刷以及定位滚轮,其毛刷的布置方式与定位平台相同,便于输入定位装置输送机构沿X轴方向继续运送板材,以使第一夹持机构在极限位置时能够夹持板材;第二平台包括呈矩阵排列的多个滚轮,该滚轮与滚床输送装置的滚轮齐平,且转动同步,便于第二平台上的板材运送至滚床输送装置上;第三X轴移动机构和第四X轴移动机构的结构相同,均包括X轴驱动电机、丝杠和滑台导轨,X轴驱动和滑台导轨均固定于装夹平台的架体上,夹持机构滑动安装于滑台导轨上且夹持机构与X轴驱动丝杠的螺母连接,通过所述驱动电机和丝杠驱动夹持机构在X轴方向上往复运动;滑台导轨上沿X轴方向的两侧均设有限位机构,用于限制夹持机构的移动范围;夹持机构包括多组琴键式夹持单元,采用气缸驱动琴键式夹持单元打开或者夹紧板材;第一夹持机构上沿Y轴方向的两侧均设有对板材前定位机构,通过板材前定位机构对板材的前端进行定位;板材前定位机构包括齿轮、齿条、滑台导轨、齿轮轴、定位驱动气缸以及定位板,定位驱动气缸的活塞杆与齿条连接,齿条再与齿轮齿合,齿条滑动安装于滑台导轨上,滑台导轨固定在第一装夹平台上,齿轮与齿轮轴键连接,定位板与齿轮轴键连接,定位板为L形,一边与Y轴平行,另一边垂直与Y轴且与齿轮轴键连接,通过定位驱动气缸驱动齿条上下运动,从而带动齿轮转动,最终带动定位板转动实现水平和竖直翻转;第一装夹平台和第二装夹平台背向移动至各自的极限位置且保持夹持机构为打开状态,定位板翻转至水平状态,当输入定位装置的输送机构将板材送入第一平台上且与定位板的接触,则系统可计算出板材长度,板材前定位机构翻转至竖直状态,输送机构继续输送至X+轴方向极限位置时,第一装夹平台的琴键式夹持机构夹紧板材并向X+轴至方向运动至行程极限位置,第二夹持机构夹紧钢板,第一夹持机构打开并朝向X-轴方向移动至板材尾端再夹紧板材,第二夹持机构打开,第一装夹平台移动至X+轴方向极限位置,第二夹持机构夹紧板材,第一夹持机构打开并移动到X-轴方向极限位置;第一装夹平台与所述第二装夹平台之间设有废料收集盒,废料收集盒设置于第一夹持机构和第二夹持机构的下方,用于收集切焊产生的废料;当所述第一装夹平台与所述第二装夹平台背向运动至极限位置时,废料收集盒沿Y轴方向抽出,便于废料收集盒的清料处理;所述切焊一体装置还包括X轴导轨和第一龙门架,所述切焊一体装置的工作端设有用于对板材进行拼接的焊接机构和用于对板材进行切割的切割机构,所述切焊一体装置的驱动单元包括用于带动第一龙门架沿X轴导轨移动的第一龙门驱动机构;所述切焊辅助装置的两侧均设有X轴导轨,所述第一龙门架的两个立柱滑动安装于两个X轴导轨上,所述第一龙门架的横梁横跨设置于所述切焊辅助装置和所述滚床输送装置的上方,所述焊接机构和所述切割机构均沿Y轴方向滑动安装于所述第一龙门架的横梁上;焊接机构和所述切割机构可在两侧的第一龙门驱动机构的驱动下沿X轴方向滑动安装于所述切焊辅助装置和所述滚床输送装置的上方,以便于切割机构和焊接机构对板材进行切焊,且两者共用一个X轴方向的驱动,简化装置结构,降低生产成本;驱动单元还包括用于驱动所述焊接机构和所述切割机构在第一龙门架的横梁上分别沿不同的Y轴方向和Z轴方向运动的驱动机构,便于焊接机构和切割机构各自在Y轴和Z轴独立运动;焊接机构采用激光焊接,切割机构采用激光切割;第一龙门架的两个立柱上均设有对射检测机构,两个对射检测机构相对设置且均位于板材的下方,用于检测板材是否切断;对射检测机构采用红外对射检测机构或者激光对射检测机构;当切边及焊接工位第二装夹平台将板材夹持到位后,切焊一体机构移动至切焊辅助装置的上方,对射检测机构位于要修边切断的板材下方,切割机构沿Y轴和Z轴移动至切割位置开始对板材进行修边切割;切割完成后,切割机构沿Y轴和Z轴回到零位,修边切割的余料落入底部的废料收集盒中;上料装置、输入定位装置将下一块板材送入切焊辅助装置的第一装夹平台,通过板材前定位机构定位,第一夹持机构夹紧板材;第一装夹平台和第二装夹平台均向X+轴方向移动至极限位置,切割机构沿Y轴和Z轴移动至切割位置开始对第一装夹平台上的板材进行修边切割,切割完成后,切割机构沿Y轴和Z轴回到零位,第二装夹平台沿X-方向移动,以使第一装夹平台和第二装夹平台上的板材为对接状态,焊接机构沿Y轴和Z轴移动至对接处进行拼焊;拼焊完成后,焊接机构沿Y轴和Z轴回到零位,切焊辅助装置的第一装夹平台的第一夹持机构打开,第一装夹平台沿X-轴方向移动至板材尾端再用第一夹持机构夹紧板材,第二装夹平台的第二夹持机构打开,第一装夹平台移动至X+轴方向极限位置,第二装夹平台的第二夹持机构夹紧板材,第一装夹平台的第一夹持机构打开并移动到X-轴方向极限位置,切割机构对第二装夹平台上的板材进行修边切割;所述滚床输送装置包括滚床、砧床以及用于带动所述砧床上下移动的顶升机构;所述砧床包括两个顶升梁和多个砧板,两个顶升梁分别设置于所述滚床的两侧,各所述砧板的两端分别与两个顶升梁连接;所述滚床上安装有多个滚轮,所述砧板设置于相邻两个滚轮之间;所述顶升机构设置于所述滚床的下方,两个顶升梁均与所述顶升机构连接;滚床输送装置的中间部分设有切割工位,切割工位的滚床位置处设置有砧床和顶升机构,在输送板材时,砧板的顶面低于滚轮的顶面,不影响滚轮的对板材的传送;当板材输送至切割工位时,通过顶升机构将砧床顶升至滚床上方,便于热切割设备对板材进行修边,避免对滚轮造成损伤,且切割产生的边料从滚轮之间的间隙掉落至滚轮下方,避免影响滚床运转;各所述顶升梁上均设有砧板支架,所砧板支架上设有第一定位口;所述砧板的两端分别设置于两侧的砧板支架上的第一定位口中;砧板的两端均设有第二定位口,位于同一侧的所述第二定位口中安装有定位挡条,所述定位挡条的两端均固定于所砧板支架上;砧板支架为L形,其水平侧板固定于顶升梁上,其竖直侧板上设有若干第一定位口,砧板的两端分别从上向下插入两侧的竖直侧板上的第一定位口中,砧板与竖直侧板呈十字交叉;且砧板端部的第二定位口部分位于砧板支架的竖直侧板背离有滚轮的一侧,位于同一侧的第二定位口中安装有定位挡条,且定位挡条的两端与砧板的竖直侧板固定;砧板通过砧板固定块固定于砧板固定座上,每个砧板固定座固定有至少一个砧板,砧板固定座的两端分别与滚床两侧的砧板支架连接;滚床包括底座和滚轮架,所述滚轮架设置于所述底座上,所述滚轮架上安装有多个滚轮;所述滚轮架上还设有用于驱动多个滚轮转动的滚轮驱动机构;滚轮驱动机构包括主动链轮、驱动电机、多个第一从动链轮和多个第二从动链轮,所述驱动电机的输出轴与所述主动链轮连接;各所述滚轮的滚轮轴的其中一端均安装有第一从动链轮,且相邻两个第一从动链轮之间的下方均设有第二从动链轮;所述主动链轮、所述第一从动链轮和所述第二从动链轮之间通过链条连接;滚床由驱动电机驱动链轮链条机构带动滚轮沿X轴方向输送板材;其中滚轮采用长轴滚轮,滚轮两端分别通过轴承固定于滚轮架上,且其中一端的滚轮轴上还安装第一从动链轮;第一从动链轮和第二从动链轮均为双排链轮,通过双排链条连接主动链轮、第一从动链轮和第二从动链轮,且链条在相邻两个第二从动链轮之间连接有第一从动链轮,实现同步转动;顶升机构包括顶升螺杆、动力机构、第一动力分配机构和两个第二动力分配机构;所述动力机构的输出端与所述第一动力分配机构的输入端连接,所述第一动力分配机构的两个输出端分别与两个第二动力分配机构的输入端连接,各所述第二动力分配机构的两个输出端分别与两个顶升螺杆的底部连接;与同一所述第二动力分配机构连接的两个顶升螺杆的顶部与同一所述顶升梁连接;每个顶升梁均与一对顶升螺杆连接,动力机构位于两对顶升螺杆之间;第一动力分配机构和第二动力分配机构均是采用T字形一分二的动力分配装置,动力机构输出的动力通过第一动力分配机构和两个第二动力分配机构均匀分配给四个顶升螺杆,保证了四个顶升螺杆的同步性;各所述顶升螺杆的一侧设有导向板,所述导向板的顶部与所述顶升梁连接;所述滚床的底座两侧各设有导向架,所述导向架内安装有导向轮,所述导向板与所述导向轮接触;导向架为水平U型架,且导向架的U型口朝向导向轮,U型导向架的上板、下板以及侧板的内侧均安装有导向轮,而导向板的其中一个侧面固定于导向板支座上,其余三个侧面分别与导向架的三个导向轮滑动接触,用于限制导向板只能上下运动;导向架设有上下两个,两个导向架通过固定座固定于底座上,分别对导向板的上端和下端导向;导向板固定于导向板支座上,所述导向板支座的顶部与所述顶升梁连接;所述导向板支座的底部设有限位块,所述滚床上设有开关支座,所述开关支座上与所述限位块相对的一面设有与所述限位块相配合的接近开关;导向板支座的底部设有上下两个限位块,开关支座上对应的设有上下两个接近开关;顶升梁上还设有挡轮组件,所述挡轮组件包括挡轮支座、挡轮轴、挡轮轴承和挡轮辊;所述挡轮支座通过挡轮支架与所述顶升梁连接;所述挡轮轴的两端均与所述挡轮支座连接,所述挡轮轴上安装有挡轮轴承,所述挡轮辊套装于所述挡轮轴承上;滚轮架上还设有用于接收切割边料的漏斗,所述漏斗的上开口朝向所述滚轮,所述漏斗的下开口的下方设有排屑机构,当板材被顶升机构顶起时,切割产生的边料从滚轮之间的间隙掉落至滚轮下方的漏斗中,再通过排屑机构排出;排屑机构采用排屑小车,漏斗的下开口正对排屑小车的上开口,使得切割产生边料进入排屑小车的车斗中,所述排屑小车的底部设有脚轮;排屑小车的一侧还连接有拉杆,拉杆的一端伸出滚床外,通过拉杆将排屑小车沿滚床宽度方向抽出至所述滚床外,以清理排屑小车中的废料;拼接好的钢板被输送至滚床上,当顶升机构带动砧床上升,则砧板就通过滚轮间的缝隙向上移动,顶起滚床上的板材至一定高度,切割设备移动至板材的上方对拼焊后的板材进行切割修边,由于顶升机构顶起板材离开滚轮,避免板材在后期热切割时损伤滚床的滚轮;所述牵引装置包括第二龙门架、用于带动第二龙门架沿X轴导轨移动的第二龙门驱动机构以及用于夹持板材的第三夹持机构;所述第二龙门架的两个立柱滑动安装于两个X轴导轨上,所述第二龙门架的横梁横跨设置于所述切焊辅助装置和所述滚床输送装置的上方,第三夹持机构沿Y轴方向滑动安装于所述第二龙门架的横梁上;第三夹持机构包括可沿Y轴移动的两个板材夹持组件,当两个板材夹持组件沿Y轴背向移动至横梁两侧时可完全避开滚床输送装置的顶升机构;当板材夹持组件打开时,板材夹持组件的下方低于滚床输送装置的滚床,板材夹持组件可在滚床输送装置的滚床的滚轮间隙之间移动,此时牵引装置不能沿X轴移动;当板材夹持组件夹紧板材时,板材夹持组件底部高于滚床输送装置的滚床,牵引装置可沿X轴方向移动,而不会与滚床干涉;当切焊一体装置完成一定量的板材拼焊后,牵引装置移动至第一块板材拼焊位置,两个板材夹持组件移动至板材两端并加持板材,牵引装置沿X+轴方向运动的速度与滚床输送装置的滚床滚轮滚动线速度保持一致,为切焊辅助装置送出板材提供动力;在板材拼焊完成后,牵引装置沿X+轴方向移动,将板材从切焊辅助装置拖出,并完全置于滚床输送装置上;滚床输送装置的滚床停止滚动,牵引装置板材夹持组件释放板材并移动至X+轴方向极限位置,滚床输送装置的砧床由顶升机构顶起并托起拼焊完成的板材至一定高度,切焊一体装置移动至板材的上方,对拼焊完成的板材进行切割和修边;所述第二龙门架的横梁上沿Y轴方向还滑动安装有下料吸盘组件,所述下料吸盘组件与所述第三夹持机构分别位于所述第二龙门架的横梁沿X轴方向的两侧,且第三夹持机构位于靠近切焊一体装置的一侧;下料吸盘组件可沿Y轴和Z轴移动;当切焊一体装置完成板材切割和修边后移动至X-轴方向极限位置,牵引装置移动至板材上方,牵引装置的下料吸盘组件对切割的余料进行吸取并送至下料工位进行余料收集;下料吸盘组件包括若干真空吸盘,通过真空吸盘将板材吸起,真空吸盘的附近还设有多个传感器,用于检测搬运过程中板材是否吸起或脱落;还包括控制器,用于控制上料装置、输入定位装置、切焊辅助装置、切焊一体装置、滚床输送装置和牵引装置。
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